NPNトランジスタを飽和させるにはどうすればよいですか？

「飽和モード」では、BJTは単純なスイッチとして機能することを理解しています。LEDを駆動する前にこれを使用しましたが、トランジスタをどのようにしてその状態にしたかを明確に理解できません。

Vbeを特定のしきい値よりも上げると、BJTは飽和しますか？私が理解しているように、BJTは電圧制御ではなく電流制御されているため、これには疑問があります。

Ibが特定のしきい値を超えることを許可することにより、BJTは飽和状態になりますか？ある場合、このしきい値はコレクターに接続されている「負荷」に依存しますか？トランジスタのベータがIcの制限要因ではなくなるほどIbが十分に高いため、トランジスタは飽和状態になりますか？

ベースとコレクタの接合部が順方向にバイアスされるように、ベースに十分な電流を流します。どのくらいの電流がトランジスタのタイプに依存します。「飽和」は、ベース領域内の電荷キャリアがコレクタ領域に入ることができる数に関係しています。ベースターミナルから来るものもありますが、エミッター領域からさらに多くがベース領域に入ります。一定量のベース電流を超えると、BC接合を通過できる利用可能な電荷キャリアが増加することはありません。

基本的に、ベース-エミッタ接合とベース-コレクタ接合の両方が順方向にバイアスされると、トランジスタが飽和状態になります。そのため、コレクタ電圧がベース電圧を下回り、エミッタ電圧がベース電圧を下回る場合、トランジスタは飽和状態にあります。

この共通エミッタアンプ回路を検討してください。コレクタ電流が十分に大きい場合、抵抗器での電圧降下は、コレクタ電圧をベース電圧より低くするのに十分な大きさになります。ただし、ベースとコレクタの接合部は順方向にバイアスされたダイオードのようになるため、コレクタ電圧が低くなりすぎないように注意してください！そのため、ベース-コレクタ接合で電圧降下が発生しますが、通常の0.7Vではなく、0.4Vのようになります。

$V_{be}$$I_b$$V_{be}$$I_b$$I_c$$V_{CC}$

あなたの声明に対するフォローアップコメント

Vbeを特定のしきい値よりも上げると、BJTは飽和しますか？私が理解しているように、BJTは電圧制御ではなく電流制御されているため、これには疑問があります。

トランジスタの動作を説明するには、さまざまな方法があります。1つは、異なる端子の電流間の関係を記述することです。

このように見れば、コレクタ電流はベース電流によって制御されていると言えます。

別の見方をすれば、ベース-エミッタ間電圧とコレクタ電流の関係を記述することです。

このように見ると、コレクタ電流はベース電圧によって制御されます。

これは間違いなく紛らわしいです。それは長い間私を混乱させました。真実は、ベースエミッタ電圧とベース電流が相互に関連しているため、実際にはベース電流から分離できないことです。したがって、両方のビューが正しいです。特定の回路またはトランジスタの構成を理解しようとするとき、通常、分析が最も簡単なモデルを選択するのが最善です。

編集：

Ibが特定のしきい値を超えることを許可することにより、BJTは飽和状態になりますか？ある場合、このしきい値はコレクターに接続されている「負荷」に依存しますか？トランジスタのベータがIcの制限要因ではなくなるほどIbが十分に高いため、トランジスタは飽和状態になりますか？

$I_b$$V_{CC}$$R_C$$R_E$

BJTトランジスタは、Icが次の線形関係に従わない瞬間に飽和します。

$I_c = HFE * I_b$

したがって、私たちがしなければならないことは、Icがこの値に達するのを制限することです。

$I_b$$I_b$$I_b$$I_c$$R_c$

$R_b$$R_c$$R_b=5K$

$I_b = (5-0.5)/5K ~= 1mA$

$I_c$$1mA * 50 = 50mA$$R_c$$I_c$

トランジスタをスイッチとして使用する場合、ベースとグランドの間に追加の抵抗（10K）を追加することをお勧めします（BJTがNPNタイプの場合、高速スイッチングと漏れ防止のため）

飽和とは、入力が増加しても出力が増加しない場合です。BJTでは、これは出力が最大電流伝導に達したためです。

導通時に共通エミッタモードのスイッチングBJTが飽和状態になるように設計する方法

BJTのデータシートでそのIc（max）とhFE（min）を見つけます。

必要なベース電流Ibを5 x Ic（max）/ hFE（min）として計算します

5 xは個人的な「ファッジファクター」であり、BJTが完全に飽和状態になるように追加のベース電流を許可します。

これは単純なケースを前提としています。コモンエミッターモードの小さなBJTが小さく（たとえば<2 A）スイッチングすると、低周波数（たとえば<50 kHz）に対応するベース電流源が読み込まれます。それ以外の場合は、BJTが飽和すると良好なスイッチング性能が得られる場合や、MOSFET / etc。代わりに使用する必要があります。（ただし、この答えの範囲を超えています。）

これは古い質問であることは知っていますが、多くの人がまだそれを見ています。

$i_C/i_B$

$h_{fe}$

$V_{BE}$

$V_{CEsat}$

$\beta$$V_{CEsat}$$I_{C}$

0.1のベータ版が有用であったり、受け入れられることはめったにありませんが、この場合はそうでした。

$R_{DSon}$

トランジスタを飽和モードにする方法は2つあります。

1）Rc抵抗の使用：Vce = 0と仮定して最大電流（Ic）を計算できます。Ic（max）= Vcc / Rc

対応するベース電流（Ib）= Ic /（beta）を見つけることができます。

計算されたベース電流を超えるベース電流を適用すると、トランジスタは飽和状態になります

2）定格飽和電流を使用することにより（データシート）：データシートに記載されているよりも大きなコレクタ電流を生成する傾向があるベース電流を適用できます。

$h_{FE}$$V_{BEsat}$$V_{CEsat}$$\beta$

あるベース電流を簡単に計算できます$I_{C} \over h_{FE}$

$I_{C}$

このゲインが必要なものになるように注意してください。

NPN BJTは、Vcbがある値を下回ると飽和モードに入ります。Sedra＆Smithは0.4Vの値を使用しますが、これはデバイスに依存します。

BJTをスイッチとして使用したい理由はわかりませんが。MOSFETSはこのタスクにより適しています。